氮在不銹鋼熔體中溶解行為的研究.pdf

1、近年來，不銹鋼中氮的作用越來越為人們所重視，原因之一是以氮代鎳可以大大降低不銹鋼的生產(chǎn)成本。雖然含氮不銹鋼的研究工作發(fā)展很快，但仍然缺乏氣相滲氮過程中氮溶解度的測定方法和數(shù)據(jù)，為此本文擬采用氣相滲氮方法研究氮在不銹鋼熔體中的溶解行為。 本文首先通過熱力學計算，建立了含氮不銹鋼中氮溶解度與溫度、氮分壓和化學成分之間關系的熱力學模型。熱力學分析和計算表明，氮在不銹鋼熔體中的溶解度主要取決于溫度、氣相氮的分壓和鋼液成分。溫度升高，氮的

2、溶解度下降；氮分壓增大，氮的溶解度增加。通過對滲氮和脫氮速度的動力學分析，提出鋼液氮含量的控制模型，應用該模型既能達到節(jié)省氬氣、降低操作成本的目的，又能使鋼中氮含量符合質(zhì)量要求。 在經(jīng)典的間接法測定氮溶解度方法的基礎上，我們在實驗中重新設計了氣路控制、配制計量系統(tǒng)和滲氮方式。實驗以奧氏體不銹鋼304，316L，316，304L和201為研究對象，以氣體氮為氮源，測定了在不同溫度和氮分壓下氮在上述5種不銹鋼熔體中的溶解度數(shù)據(jù)。

3、 實驗結果表明，氮分壓越大氮溶解度越大，溫度越高氮溶解度越小。實測值與理論計算結果基本相吻合，實驗測的氮溶解度值與計算值相差很小，平均在0.01％～0.03％之間。304，316L，316不銹鋼在相同溫度下，溶解度基本接近，例如，在1550℃下滲氮值均在0.20％～0.22％之間。同時在實驗條件下，對不同牌號的不銹鋼熔體而言，不同溫度和不同氮分壓下，其氮飽和的時間約為15～20min?？梢姖B氮速度很快。 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)結合動力

4、學理論，我們建立了各鋼種不銹鋼同溫度和氮分壓下的吸氮和吹氬脫氮的動力學方程。該方程可為冶煉普通奧氏體不銹鋼氮含量控制在上限0.05％～0.08％以節(jié)約Ni的生產(chǎn)工藝提供技術保證，并為不銹鋼氣相滲氮和脫氮提供理論依據(jù)。 通過對氮溶解特性中氮的溶解度和影響氮溶解度的因素進行研究與討論，可知氮的溶解度還與鋼液成分有關，原因最終歸結為氮的溶解度受鋼中合金元素對氮的交互作用系數(shù)的大小的影響，合金元素含量對氮溶解度的影響也為實際生產(chǎn)提供了重